陳志怡

(畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州畢節(jié) 551700)

硅藻土具有大量納米微孔，孔容大，吸附性好?；士蓾B入到硅藻土的微孔中，緩慢釋放，延長(zhǎng)肥效期，而且由于硅藻土不與化肥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化肥肥效能得到充分的發(fā)揮。它具有很強(qiáng)的可塑性，可制成多種型號(hào)的產(chǎn)品?？偠灾?，硅藻土保水、保肥，可以緩釋、延長(zhǎng)肥效和改良土壤，是很好的肥料載體材料［1］。

目前市場(chǎng)上緩控釋肥料的載體、包膜材料多數(shù)采用樹脂等化學(xué)材料［2］，造成緩控釋肥料較昂貴，大田作物難以廣泛使用。硅藻土資源豐富，價(jià)格低廉，具有良好的保水、保肥性質(zhì)。以硅藻土為載體，結(jié)合包膜緩控釋技術(shù)，研制價(jià)格較低廉的緩控釋尿素，對(duì)充分利用硅藻土資源、提高氮肥利用率、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料 風(fēng)干土(來自學(xué)校試驗(yàn)地，80目)和硅藻土(80目);尿素;蒸餾水;自制PVC管;脫脂棉。

1.2 方法

1.2.1 包膜肥料的制備。尿素粉碎后與硅藻土按一定比例混合造粒，用聚乙烯醇溶液包膜，制得包膜尿素A，用松香和石蠟熔融后對(duì)包膜尿素A進(jìn)行密封，制得包膜尿素MA。

1.2.2 硅藻土保水、保肥性質(zhì)研究。

1.2.2.1 保水性質(zhì)研究。稱取15 g風(fēng)干土，將硅藻土一起放入漏斗中(加濾紙)，稱重G1，加20 ml水使得土飽和，定時(shí)稱重(Gi)。

吸水倍率N=(Gi－G1)/15。

1.2.2.2 保肥性質(zhì)研究。稱取0.5 g尿素，加100 ml水溶解，稱風(fēng)干土和硅藻土各15 g，倒入有濾紙的漏斗中，用錐形瓶接收濾液，加入20 ml尿素溶液，1 h后再加入10 ml尿素溶液，24 h后測(cè)錐形瓶中濾液總氮?？瞻自囼?yàn)用等量的蒸餾水分別對(duì)土和硅藻土淋溶。

1.2.3 包膜尿素釋放規(guī)律的室內(nèi)測(cè)定。

1.2.3.1 水溶試驗(yàn)。各稱10 g制得的2種包膜尿素和普通尿素，裝入尼侖網(wǎng)袋后放到燒杯中，然后分別加入200 ml蒸餾水，在25℃下浸泡培養(yǎng)，每隔半小時(shí)將裝有尼侖網(wǎng)袋取出，將浸泡液完全過濾于錐形瓶?jī)?nèi)，吸取5 ml濾液用于測(cè)定各處理溶液中的氮含量;在原燒杯中再次加入200 ml蒸餾水，再放入肥料繼續(xù)培養(yǎng)。

1.2.3.2 土柱淋溶模擬。在PVC管中先裝200 g土，再裝肥料和200 g土的混合物(1 g N/kg土)。所裝土壤容重為1.3 g/cm3土壤容重。供試肥料有普通尿素、包膜尿素A、包膜尿素MA。在土表面放些棉花，以免加水時(shí)擾亂土層。先加160 ml蒸餾水使土飽和，再輕輕倒入100 ml蒸餾水，淋溶，用錐形瓶接收淋溶液，每隔3 d用100 ml蒸餾水淋溶一次，直至淋溶液中不再檢測(cè)到氮。對(duì)所接收的淋溶液進(jìn)行全氮測(cè)定，計(jì)算肥料的淋出率以及殘留在土柱中的氮含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅藻土保水、保肥性質(zhì) 表1表明，從一開始直到28 h后，硅藻土的吸收倍率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通土，可以看出硅藻土具有很好的保水效果。所研制的包膜肥料以硅藻土為載體。施入土壤中，它能夠提高土壤的保水能力，特別是在干旱地區(qū)會(huì)有更好的使用效果。

表1 吸水倍率

以相同濃度等量的尿素溶液分別對(duì)普通土和硅藻土淋溶，硅藻土濾液中的總氮量(28.48 mg)在0.05水平顯著小于普通土(38.94 mg)，即被普通土吸收的淋溶液中的氮要少于硅藻土所吸收的，說明硅藻土有良好的保肥性能。以它為載體研制緩控釋肥料，有助于提高土壤的保肥性質(zhì)，減少肥料由于淋溶而造成的損失。

2.2 包膜尿素室內(nèi)模擬條件下養(yǎng)分釋放規(guī)律

2.2.1 包膜尿素在水中釋放情況。A為聚乙烯醇包膜后的尿素，MA為在A的表面加石蠟和松香密封后制得的包膜尿素。表2、3表明，普通尿素在水中溶解時(shí)間為4 min左右，A在水中養(yǎng)分完全溶出的時(shí)間為1.5 h，說明聚乙烯醇包膜后肥料養(yǎng)分釋放速度減慢，但釋放速度不均勻，第一、二時(shí)間段分別釋放了79.12%、18.32%。MA在5 h左右才完全溶出，且養(yǎng)分釋放速度較均勻，第一、二、三時(shí)間段分別釋放了13.52%、22.15%、23.03%，后面逐漸減慢，第四時(shí)間段釋放了16.43%，第五時(shí)間段釋放了8.70%，以后釋放更少。釋放規(guī)律總體符合擴(kuò)散機(jī)制釋放模式。釋放過程包括三個(gè)階段:①開始是遲滯期，肥料顆粒內(nèi)部水分增加至飽和階段，肥料顆粒體積增加，尿素基本不釋放;②當(dāng)肥料內(nèi)部水分達(dá)到飽和時(shí)，肥料開始釋放，進(jìn)入恒釋期，在此階段膜內(nèi)外壓力基本保持不變，尿素較勻速地釋放;③隨著養(yǎng)分的逐漸釋放，內(nèi)部溶液濃度降低，釋放驅(qū)動(dòng)力隨之減小，釋放速率變慢［3］。由此可知，MA的釋放是一個(gè)先慢后快再慢的過程，基本符合作物生長(zhǎng)過程中對(duì)養(yǎng)分的吸收規(guī)律。在作物生長(zhǎng)初期，由于根系不發(fā)達(dá)，吸收養(yǎng)分速度較慢;中期根系較發(fā)達(dá)，吸收養(yǎng)分速率較快;晚期根系逐漸老化，養(yǎng)分吸收速度減慢。

表2 包膜尿素水溶試驗(yàn)每時(shí)間段氮素平均釋放率 %

表3 包膜尿素水溶試驗(yàn)氮素累積釋放率 %

2.2.2 土柱淋溶試驗(yàn)。圖1、2表明，第一次淋溶尿素、包膜尿素A、包膜尿素MA氮淋出率分別為81.95%、60.09%、36.68%，第二次淋溶尿素、包膜尿素A、包膜尿素MA氮淋出率分別為0.97%、12.90%、30.62%。由此可知，A和MA都有緩控釋效果，但MA效果更明顯，且釋放速率較均勻。第三次淋溶3個(gè)處理都幾乎不再有氮被淋溶出，最后尿素、包膜尿素A、包膜尿素MA累積淋出率分別是82.92%、72.99%、67.32%。從殘留在土柱中的氮來看，尿素為34.16 mg，A為54.02 mg，MA為65.36 mg，可知兩種包膜尿素土柱中殘留氮明顯高于加普通尿素的，特別是加了密封劑的包膜尿素MA的殘留量幾乎是普通尿素的2倍。無論是水溶試驗(yàn)還是土柱淋溶試驗(yàn)都證明聚乙烯醇包膜后有一定的緩控釋效果，加密封劑后緩控釋效果明顯提高，并且釋放速度較均勻，大大地減少淋溶造成的養(yǎng)分損失，提高殘留在土壤的氮素含量，使得尿素具有更高的利用率。

3 結(jié)論與討論

硅藻土具有很好的保水保肥效果，是緩控釋肥料理想的載體材料。肥料中的硅藻土較少，最初對(duì)肥料的緩控釋起到的主要作用是包膜層，但是隨著逐年包膜尿素的施用，硅藻土在土壤中逐漸積累，其對(duì)肥料的緩控釋作用越來越明顯，特別是在干旱地區(qū)和保水保肥能力較差的沙土中會(huì)有更好的使用效果。

從水溶試驗(yàn)和土柱淋溶試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，密封劑的使用使得包膜尿素養(yǎng)分釋放速度明顯減慢，且釋放較勻速。水溶試驗(yàn)中MA釋放規(guī)律總體與擴(kuò)散機(jī)制的釋放模式一致，且符合作物對(duì)養(yǎng)分的吸收規(guī)律，呈“S”形曲線，幼苗期吸收速度較慢，中期吸收較快，晚期吸收較慢，從而避免早期肥料養(yǎng)分過多而使得幼苗來不及吸收而造成的肥料的流失和浪費(fèi)。因此，包膜肥料可一次性作為底肥或種肥施入土壤中，不用追肥，減少勞動(dòng)力的投入。加密封劑后的包膜尿素大大地減少淋溶造成的養(yǎng)分損失，增加殘留在土柱中的氮素含量。

聚乙烯醇的包膜取得一定的緩釋效果，但由于膜層致密度不高，通透性大，緩控釋效果較差，松香和石蠟密封后膜層致密度增加，緩釋效果增強(qiáng)。所以，我們把聚乙烯醇包膜，松香石蠟進(jìn)行密封作為最后緩控釋尿素的包膜方法，并選擇包膜尿素MA進(jìn)行玉米種植試驗(yàn)，對(duì)其肥效及對(duì)土壤氮素營養(yǎng)和脲酶活性的影響進(jìn)行研究。

所研制的硅藻土為載體包膜尿素的使用不僅可以提高化肥利用率，減少資源的浪費(fèi)，而且可以減緩由于化肥大量流失而對(duì)環(huán)境造成的污染，且所用的包膜材料松香、石蠟以及聚乙烯醇在土壤中可自然降解，不會(huì)對(duì)土壤造成二次污染。因此，它是環(huán)保型肥料，對(duì)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。

［1］張楊珠，陳軍文，黃運(yùn)湘，等.幾種天然養(yǎng)分載體的保肥供肥特性的研究［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2003，29(4):312 －317.

［2］武志杰，陳利軍.緩釋/控釋肥料:原理與應(yīng)用［M］.北京:科學(xué)出版社，2003.

［3］張海軍，武志杰，梁文舉，等.包膜肥料養(yǎng)分控釋機(jī)理研究進(jìn)展［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14(12):2337－2341.